ウェブマガジン第12号 システム講座、三陸へ行く〜システム科学分野のさらなる融合に向けて〜

巡検ワークショップ開催報告

東京大学地球惑星科学専攻 地球惑星システム科学講座

1.「システム合宿しませんか?」 ワークショップ開催の経緯

 2015年の春に「システム合宿しませんか?」と題したメールが、地球惑星システム科学講座の基幹教員に回ってきた。メールには、システム合宿とは、当講座の構成員を中心とした合宿形式の研究・勉強会だというごく簡単な説明が添えられていた。何のことはない。種を明かせば、これは講座内で主催される地球・惑星の表層環境を議論する「表層セミナー」の年度初回の親睦会(要は飲み会)で出た思いつきであった。しかし、これを真に受けた関根康人准教授が、次の日に基幹教員に提案したのだった。何気ない思いつきではあったが続々と賛成の返事が集まり、あれよという間にシステム合宿は実現の運びとなったのである。

ワークショップ開催の経緯(※イメージです。)

 さて、なぜシステム合宿をする必要があるのか――これに答えるには、まず地球惑星システム科学とは何かということから話を始めねばならない。地球上で生じる様々な現象は、プラズマ磁気圏、大気・海洋、固体地球、生命圏といったそれぞれの構成要素が互いに影響し合った結果のアウトプットとして理解することができる。特に、地球生命史の解読や将来の環境変動予測といった全地球規模の問題は、例えば大気・海洋といった一つの構成要素のみを研究するだけで解決することはできず、各要素が相互作用しあう多圏システムとして地球を捉えることで、初めてその全容の理解が可能になるといっていい。地球以外の惑星・衛星の進化や生命存在可能性、さらには太陽系外惑星の形成や地表環境の推定にも、システムとして惑星を見る視点をはずしてはこれらの本質を見抜くことはできない。

 地球惑星システム科学講座では、地球・惑星上の個々の構成要素だけでなく、それらの相互作用の理解にも重きを置くことで、「地球や惑星をまるごと理解する」視点を持つ学生を育成し、そのような若手研究者の十字路たらんとしている。しかし、言うは易く行うは難い。地球や惑星をまるごと理解するためには、場合によっては、天文・惑星科学から地質・地球化学、あるいは大気科学、気象学や生物学までも含めた知識、さらに理論・観測・実験・野外調査などの手法を知る必要があるかもしれないからだ。当然、これを学内の活動だけで行うには限界がある。最も効果的なのは短時間集中的に意見をぶつけ合うことである。特に、野外調査を中心とした地質・地球化学を学ぶためには、理論家といえども、書を捨てずに野に出ることも時には必要となろう。

 合宿を行う目的は、そのような多岐にわたる研究手法と専門分野を背景とする人たちの研究分野間の交流にある。そして、知見の交換や相互理解によって、上記の大目標を達成するための研究ネットワークの構築・醸成を目指している。合宿は、地質・地球化学研究での調査の現場を見る野外巡検と、主に理論研究に関する情報交換や議論を行う室内セミナーを合わせたワークショップとして企画された。地球システムの理解にとって一つの重要なモデルケースは、地球史を通じた環境変動と生物大量絶滅の理解である。野外巡検は、講座内の高橋聡助教が研究対象としている、岩手県三陸地域の大量絶滅境界を含む古生代―中生代の地質を対象とすることにした。

ワークショップの旅程

セミナーでは、系外惑星の観測やその理論的背景(生駒大洋准教授、河原創助教)、火星と地球との比較惑星地質学(栗田敬教授)、さらには古気候モデルによる気候変動論(阿部彩子准教授)に関する最新のトピックスについて議論が行われた。旅程を準備にあたっては、参加者に車椅子利用の参加者や乳幼児連れの参加者も見込まれたので、車椅子でも近づいて見学することができる地質観察場所の選定や、バリアフリー対応の宿と打合せを行うなど工夫がなされた。

2.地質巡検内容紹介

 1日目はあいにくの小雨ではあったが、岩手県盛岡駅に集合した一行は、盛岡を更に北上して、最初の見学地の位置する岩泉町を目指した。葛巻高原(濃霧で見学するはずだった風車や早池峰山を眺めることは出来なかったが……)で途中休憩をした後、向かったのは、岩泉町を東西に流れる安家川上流部に分布する北部北上帯の地質である。北部北上帯は、日本列島の基盤岩となっている付加体からなり、その中には、遠く外洋からプレートテクトニクスによって運ばれた海洋堆積物や、大陸陸側海溝を充填した砕屑岩類が含まれている。これらの北部北上帯の地質試料を用いて研究を続けている高橋聡氏の解説を受けながら、林道沿いの露頭を見学した。はじめに見学したのは、後期石炭紀〜前期ペルム紀に堆積した深海チャートで、やや赤色を帯びた岩石の特徴が鉄やマンガンなどを酸化させる酸素に富んだ堆積環境を示す。阿部彩子准教授の「氷河時代であるこの時代は、海洋循環が活発だった」という鋭い指摘もあり、露頭前で議論が盛り上がった。林道の先に進むと、より上部の層序を観察することができ、深海チャート層は灰色がかった色を示すようになり時折黄鉄鉱を含む酸素に乏しい環境を示すようになる。チャート層のリズミカルな堆積周期などを話題にしながら先を進むと、そこには、ペルム紀―三畳紀の境界層である黒い粘土岩の露頭があらわれていた。高橋助教から、この露頭の発見の経緯や、最近の研究成果などについて説明が行われた。

古生代―中生代境界層を見学する参加者

 巡検2日目の午前も天候は回復せず、相変わらずの雨であった。最初に予定されていた見学場所は、岩泉町より東に位置する田野畑町の海岸で、白亜紀の浅海層である宮古層群の露頭を観察した。雨と高波に苦労しながら、一連の層序を観察したが、見所は「白亜紀に堆積したもの」にとどまらない。宮古層群は、1日目に見学した付加体地質の上に重なっているが、見学した海岸には宮古層群の上部を構成する田野畑層の砂岩からなる巨礫が付加体のチャート層の上に突如として乗り上げているのである。この巨礫は、2011年の東日本大震災の際に津波によって運ばれたもので、同時に運ばれた津波によるガレキが片付けられた後も当時のままの位置で津波の力の強さを示し続けている。

2011年の津波によって運ばれた巨礫を観察する一同

津波の記録が堆積層に残されることが遠い過去にも起きたようすが、次の見学地点でうかがい知れた。訪れた漁港に面した露頭は同様に宮古層群のものであるが、地層には厚い礫岩層がみられ、沖合のサンゴ化石や貝の破片化石と陸域にみられる丸みをおびた岩石の破片が混じり合っている。解説によると、この礫岩は、白亜紀に起きた津波の記録であるということである。このような新旧の津波の跡を間近に観察し、1日目に見学した数千万年規模で変動する地質記録よりごく短期間で記録される地質記録の例を体感することができた。

宮古層群にみられる白亜紀の津波堆積物とみられる礫岩層

 2日目の午後は、雨が止みはじめた。午後は、宮古層群の北方に位置する同じく白亜紀の久慈層群を見学した。はじめに、大きなカキ礁化石が保存された露頭を観察した。近くの岩礁に張り付いている現生のカキよりも大きな貝殻が密集した産状を眺め、実際に化石の含まれている転石をハンマーで砕いて皆で分け合った。野外調査経験者の持参したハンマーを貸し借りして岩石を砕いたのだが、どうもこのときから普段はハンマーを扱わない一部の院生参加者の心に火がついたらしい。次に立ち寄った露頭では、植物片や琥珀化石を有する産状を前にハンマーを夢中で振るう院生の姿が印象的であった。

久慈層群の地質からみつかった琥珀化石
ハンマーを借りて岩石を砕く院生参加者

 3日目は、田野畑より北方の久慈に移動し、久慈琥珀博物館を見学した。この博物館では、前日に観察した久慈層群の解説や、久慈層群から産する琥珀や化石の展示をみることができる。展示物を順に見ながら、ときおり、普段の講座のセミナーさながらの鋭い質問・議論が起こった。久慈の琥珀と聞いて、モデルとなったNHKドラマ「あまちゃん」を思い浮かべる人も少なくないのではないだろうかで。このドラマには、琥珀発掘鉱から恐竜の化石が発見されてニュースになるというシーンがあるのだが、このストーリーのモデルとして実際に恐竜化石が見つかったのは、この博物館の琥珀発掘体験場なのである。

久慈博物館の見学のようす

博物館見学の後に、我々もその発掘場で琥珀の発掘体験を行った。参加者全員、院生長靴と手袋を着用し、黒色の泥炭層をアイスピックで剥がして化石を探した。要領よく層を剥がしていく院生、大きく崩して「大物」を狙う院生など、それぞれであったが、夢中になって化石を探した1時間はあっという間に過ぎてしまった。琥珀をみつけた人もみつけられなかった人も、最後には記念品として琥珀のお土産をもらい、一同は再び盛岡に向かって帰路についた。

琥珀発掘体験場で化石を探すようす

3.セミナー

 宿泊先の宿では、二日間にわたり四人の講師によるセミナーが行われた。セミナーは夕食後からはじまり、日が変わるまで活発な議論が行われた。一日目には、栗田敬教授による「Pyrenees’ project」についての講演、また阿部彩子准教授による「数値実験で探る古気候変動」のセミナーが行われた。栗田教授の講演では、火星と地球の火成活動の類似に関する最新の研究結果だけでなく、研究環境の今昔など通常では聞くことのできない貴重なお話を伺うことができた。また阿部准教授の講演では、ミランコビッチフォーシングの非線形応答として氷期-間氷期サイクルが説明できるという興味深い講演を聞くことができた。二日目は河原創助教による「逆問題と系外惑星」と生駒大洋准教授による「系外地球型惑星の表層環境について考える」の二講演が行われた。前者は統計量推定という地球惑星分野の広い領域で応用できる話題について、また後者は、天文・惑星・地質の様々な観点から系外地球型惑星の表層環境をいかに考えていけるかという示唆深い講演が行われ、活発な議論が夜中続いた。

セミナーの様子、左から栗田敬教授、阿部彩子准教授

4.成果と今後の展望

 地球規模での環境変動や生命地球史、系外惑星、地球外生命探査など、地球惑星科学はいま解決すべき大テーマを多く抱えている。それらすべてにおいて、地球や惑星、それらを含む惑星系を大きな複合システムとして捉え、その構造や挙動を理解するという観点が今後益々必須となってくるであろう。こうした観点を大学院生が修得し、また講座として新しいサイエンスを生み出すことが、地球惑星システム科学講座の取り組む教育と研究の目標であることを、今回のワークショップを通じた交流によって再認識することとなった。巡検・ワークショップを通じて、講座スタッフ・院生のよい交流の機会が得られたことは言うまでもなく、対象や手法の異なる研究の「現場」を知ることで上述のいわゆる地球惑星システム学的な観点を培う一歩になったことは大きな成果であったと言える。野外巡検では、特に地質を題材に研究をするグループの活動や、実際の研究素材に触れて実証する研究アプローチについてイメージの沸くよいイントロダクションの機会になり、後日の講座内のセミナーでもアプローチ法の異なる研究成果の発表でも、院生から質問・議論が出るなど効果はあったように思える。また、セミナーも有意義で、落ち着いた場所で長く時間をとって最新のトピックについて知見を広げることができ、巡検の道中でも話題になるなど影響はセミナーの時間だけにとどまらなかった。

 また、それぞれの研究室・グループに配属された院生・スタッフが合宿中に交流を深めることは、研究活動の今後の協力体制の強化によい効果をもたらすと考えられる。今回のワークショップでは巡検に要した時間の方が長く、「地質調査」のイントロダクションに多くの時間を割いたが、今後、更に多様な専門の研究活動の現場を見学する、講座メンバーが共通で関心をもつ事象を深める場所に赴くなど、情報交換の機会を増やしていきたい。そのような多様なアプローチ法によって理解される知見が、(例えば、過去の地球史や将来変動予測、近年急速に発展する太陽系内外の惑星・衛星の探査や天文観測、惑星の表層環境推定や生命生存可能性の評価など)継続して交流していくことは、地球惑星システム科学の更なる展開を呼ぶことが期待される。

謝辞

 今回の野外巡検においては、関博充さん(三陸ジオパーク推進員)、柳沢忠昭さん(岩泉洞窟研究会研究員)、佐々木和久さん(前久慈琥珀博物館館長)に見学場所の情報提供と、現地の解説をして頂いた。ホテル羅賀荘の佐々木宅也さんには、宿泊条件について何度も打合せをさせて頂いた。今回の巡検・ワークショップの安全面に関しては、NPO旅サポ(代表久保田牧子さん)のボランティアスタッフの方々にサポートをして頂いた。高橋洋子さんには、宿泊先ホテルのバリフリー対応について下見して頂いた。最後に、吉山里佳さん他地惑事務室の方には、事務手続きなどについてお世話になった。ここに謝意を表する。

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